崔道輝

（安徽六國(guó)化工股份有限公司，安徽 銅陵 244023）

1 概 述

安徽六國(guó)化工股份有限公司（簡(jiǎn)稱六國(guó)化工）氮肥廠280 kt／a合成氨項(xiàng)目氣化裝置采用西北化工研究院多元料漿加壓氣化專利技術(shù)，共設(shè)置有3臺(tái)氣化爐（兩開一備），設(shè)計(jì)單爐投煤量750 t／d。六國(guó)化工多元料漿氣化裝置以煙煤為原料，采用激冷流程、三級(jí)閃蒸工藝，氣化裝置分為制漿工段、氣化工段、渣水工段三部分。在氣化工段，水煤漿和氧氣通過工藝燒嘴進(jìn)入氣化爐，反應(yīng)生成的粗合成氣中夾帶的灰塵在進(jìn)入變換系統(tǒng)之前除去，氣化爐排出的溶渣在激冷室中冷卻，粗渣經(jīng)鎖斗排至爐外，細(xì)渣則在渣水工段中予以除去；在渣水工段，從氣化爐和碳洗塔來的黑水，經(jīng)閃蒸和沉降將其中的固體和溶解氣體分離出去，灰水經(jīng)除氧后返回氣化工段循環(huán)使用，并將高壓閃蒸氣的熱量予以回收利用。

六國(guó)化工氣化裝置自2012年12月開車至今，總體運(yùn)行平穩(wěn)，但還是有一些問題制約著氣化裝置的長(zhǎng)周期、安全、穩(wěn)定運(yùn)行。經(jīng)過不斷的總結(jié)與探索，并結(jié)合業(yè)內(nèi)同類型裝置的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，六國(guó)化工對(duì)氣化裝置工藝管線進(jìn)行了優(yōu)化技改，現(xiàn)將有關(guān)情況簡(jiǎn)介如下。

2 碳洗塔排黑水管線優(yōu)化改造

碳洗塔排黑水口有底部排水口和側(cè)部排水口各1個(gè)。正常生產(chǎn)過程中，為延緩激冷環(huán)和氣化爐內(nèi)部結(jié)垢的速度，延長(zhǎng)氣化爐的運(yùn)行周期，要求送往氣化爐的激冷水（黑水）含固量盡可能低點(diǎn)，故要求碳洗塔排黑水走底部排水口，在碳洗塔底部排水不暢的情況下側(cè)部排水口應(yīng)急排放。日常單爐系統(tǒng)停車以后，氣化車間會(huì)組織人員將碳洗塔內(nèi)部的積灰清理掉，但由于碳洗塔內(nèi)部上方部件附著的少量垢片無法清理干凈，同時(shí)在氣化爐開車投料的一瞬間，氣化爐出口合成氣管線內(nèi)還有少量的垢片被瞬間帶到碳洗塔內(nèi)部，容易造成垢片堵住碳洗塔底部的排水口，致使氣化爐開車成功以后碳洗塔的黑水不得不從側(cè)部排出，導(dǎo)致通過激冷水泵（P1305）由碳洗塔送往氣化爐的激冷水水質(zhì)變差，進(jìn)而易導(dǎo)致激冷環(huán)以及氣化爐上升管與下降管之間的環(huán)隙結(jié)垢，使得氣化爐的運(yùn)行周期縮短。

為解決碳洗塔底部排水口不能排水進(jìn)而影響氣化爐長(zhǎng)周期穩(wěn)定運(yùn)行這一問題，2015年6月對(duì)碳洗塔排黑水管線進(jìn)行了如下改造：在碳洗塔（C1301）排黑水管線彎頭后30 cm處增加1個(gè)變徑三通（DN100×40 mm），再在高壓灰水管線上現(xiàn)場(chǎng)壓力表（PG1377）處增加1個(gè)等徑三通（DN40），此處引出一股壓力為7.0～7.5 MPa的高壓灰水到新增的變徑三通（DN100×40 mm）處，用新增高壓灰水管線上的兩道手動(dòng)閥來控制高壓灰水的通斷。這股高壓灰水在氣化爐投料前打開，此時(shí)碳洗塔排黑水閥（FV1304）及其后至高壓閃蒸罐（V1401）之總閥關(guān)閉，將這股高壓灰水反沖至碳洗塔內(nèi)部，以防碳洗塔出口管線及彎頭處堵塞；當(dāng)碳洗塔開始準(zhǔn)備排水前，依次全開碳洗塔排黑水至高閃總管壓力調(diào)節(jié)閥（PV1412）、碳洗塔排黑水閥（FV1304）后至V1401總閥，待氣化爐壓力升至2.0 MPa時(shí)，關(guān)閉這股高壓灰水，全開FV1304，根據(jù)碳洗塔排水流量（FT1304）示數(shù)判斷碳洗塔排黑水管線是否通暢——如果FT1304顯示流量小或者沒有流量，中控（人員）關(guān)閉FV1304，重新打開高壓灰水進(jìn)行沖堵。改造后碳洗塔排黑水管線工藝流程如圖1（圖中云線內(nèi)為改造之處）。

圖1 改造后碳洗塔排黑水管線系統(tǒng)流程示意

碳洗塔排黑水管線優(yōu)化改造后，保證了黑水從碳洗塔底部排水口排出，使得氣化爐和碳洗塔內(nèi)的黑水水質(zhì)得到改善，延緩了氣化爐及碳洗塔內(nèi)部結(jié)垢，延長(zhǎng)了氣化裝置的運(yùn)行周期。

3 氣化爐排黑水總管優(yōu)化改造

氣化爐黑水排放路線有三路：氣化爐日常烘爐時(shí)，氣化爐內(nèi)的水直接由黑水排放閥（FV1312）排至渣池（V1308）；第2臺(tái)或者第3臺(tái)氣化爐開停車時(shí)，當(dāng)氣化爐的壓力＞0.5 MPa而低于氣化爐黑水排放總管的壓力時(shí)，氣化爐內(nèi)的黑水由黑水排放閥（FV1312）排至開工冷卻器（E1302），最終排往沉降槽（T1401）內(nèi)；正常運(yùn)行時(shí)氣化爐黑水通過黑水排放閥（FV1312）排至氣化爐黑水排放總管，最后送往高壓閃蒸罐（V1401）內(nèi)。氣化爐倒?fàn)t時(shí)，氣化爐從投料開始到升壓至正常壓力，其黑水的排放要經(jīng)歷兩次切換：①氣化爐投料成功后到壓力升至0.5 MPa前，氣化爐內(nèi)的水排往渣池（V1308），氣化爐壓力升至0.5 MPa后，為避免高溫灰水及其溶解的有毒有害氣體對(duì)環(huán)境及人員造成影響，需將氣化爐排黑水切至開工冷卻器（E1302）；②氣化爐升壓至高于黑水排放總管壓力（約4.0 MPa）后，為回收系統(tǒng)余熱及降低黑水溫度、濃縮黑水中固體、解吸少量酸性氣，排往開工冷卻器（E1302）的黑水切至高壓閃蒸罐（V1401）。

實(shí)際生產(chǎn)中氣化爐倒?fàn)t時(shí)，當(dāng)備用氣化爐開車成功升壓至4.0 MPa后，氣化爐排黑水要進(jìn)行第二次切換時(shí)偶爾會(huì)出現(xiàn)無法排水的問題，這就嚴(yán)重影響了氣化爐及閃蒸系統(tǒng)的正常運(yùn)行——因?yàn)?臺(tái)氣化爐共用1套排水總管，兩開一備的運(yùn)行模式中，2臺(tái)氣化爐在運(yùn)，會(huì)使備用氣化爐排黑水總閥至排水總管這一節(jié)管線內(nèi)的流體長(zhǎng)時(shí)間處于不流動(dòng)狀態(tài)，因熱脹冷縮作用，管線中的垢片容易脫落，垢片與黑水中沉積的細(xì)灰易在氣化爐至高閃總管上閥后部分管線內(nèi)結(jié)塊而堵塞管線，進(jìn)而致使倒?fàn)t時(shí)備用氣化爐排黑水不暢而無法正常運(yùn)行。

為解決倒?fàn)t時(shí)可能出現(xiàn)的備用氣化爐排黑水不暢問題，2017年6月對(duì)氣化爐排黑水管線進(jìn)行了如下改造：在氣化爐（F1301A／B／C）排往高壓閃蒸罐（V1401）總管的支管末端各增加1個(gè)DN200的金屬硬密封球閥，再從高壓灰水換熱器（E1401）來的高壓灰水總管上引1根DN80的灰水管線，然后引該高壓灰水至新增的球閥前面，在氣化爐單系統(tǒng)停車期間，將增加的DN200的球閥關(guān)閉，定期打開DN80沖洗水閥向開工冷卻器（E1302）進(jìn)行沖洗，防止氣化爐排往高閃總管的支管及排往開工冷卻器（E1302）的管線出現(xiàn)堵塞，確保在備用氣化爐開車時(shí)其排往高閃總管的支管及排往開工冷卻器（E1302）的管線暢通；另外，在氣化爐（F1301A／B／C）排往高閃總管的盲頭處增加一路DN80的高壓灰水沖洗水，在氣化爐A停車期間，定期開啟該沖洗水沖洗高閃總管，防止氣化爐A系統(tǒng)與氣化爐B系統(tǒng)之間的排黑水總管堵塞。改造后氣化爐排黑水總管系統(tǒng)工藝流程見圖2（圖中云線內(nèi)為改造之處）。

氣化爐排黑水管線改造，所用的設(shè)備少而且實(shí)施容易，投入低，改造后的工藝流程簡(jiǎn)單，生產(chǎn)操作容易、控制穩(wěn)定，能保證在線倒?fàn)t時(shí)備用氣化爐排黑水順暢，避免氣化爐被迫停車，保證倒?fàn)t時(shí)氣化裝置的正常運(yùn)行。

4 碳洗塔至合成氣總管調(diào)節(jié)閥間管線優(yōu)化改造

六國(guó)化工氣化車間3臺(tái)氣化爐對(duì)應(yīng)著3臺(tái)碳洗塔，3臺(tái)碳洗塔的出口合成氣管線最終匯聚到1根總管后去往變換系統(tǒng)。在氣化裝置單爐系統(tǒng)倒?fàn)t檢修時(shí)，需將所停系統(tǒng)碳洗塔出口合成氣管線上盲板倒盲，防止在檢修本臺(tái)碳洗塔及氣化爐時(shí)，由于碳洗塔至合成氣總管調(diào)節(jié)閥（HV1304）和HV1304后手閥內(nèi)漏使合成氣總管的粗合成氣倒竄至待檢修的碳洗塔和氣化爐內(nèi)，從而引發(fā)人身傷害事故。但是在倒所停系統(tǒng)碳洗塔出口合成氣管線上盲板時(shí)，由于碳洗塔至合成氣總管調(diào)節(jié)閥（HV1304）和HV1304后手閥內(nèi)漏，經(jīng)常會(huì)有一定量的粗合成氣泄漏，增加了倒所停系統(tǒng)碳洗塔出口合成氣管線上盲板的風(fēng)險(xiǎn)。

為降低倒所停系統(tǒng)碳洗塔出口合成氣管線上盲板的風(fēng)險(xiǎn)，2018年5月對(duì)碳洗塔至合成氣總管調(diào)節(jié)閥（HV1304）之間管線進(jìn)行了改造：將碳洗塔至合成氣總管調(diào)節(jié)閥（HV1304）副線閥后DN50的90°長(zhǎng)半徑彎頭改成等徑三通，在此三通上接1根DN50的管線至碳洗塔出口壓力調(diào)節(jié)閥（PV1311）后的開工火炬放空管，并在該新增管線上增設(shè)兩道閥門，防止在系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)漏氣至火炬；單爐系統(tǒng)倒?fàn)t檢修時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)先關(guān)閉所停系統(tǒng)碳洗塔至合成氣總管調(diào)節(jié)閥（HV1304）的后手閥，再打開該管線上去開工火炬的閥門。碳洗塔至合成氣總管調(diào)節(jié)閥之間管線的改造如圖3（圖中云線內(nèi)為改造之處）。

圖3 改造后碳洗塔至HV1304間工藝流程示意

碳洗塔至合成氣總管調(diào)節(jié)閥間管線優(yōu)化改造后，單爐系統(tǒng)倒?fàn)t檢修時(shí)，所停系統(tǒng)碳洗塔至合成氣總管調(diào)節(jié)閥（HV1304）和HV1304后手閥內(nèi)漏的粗合成氣直接排放至開工火炬，確保碳洗塔出口合成氣管線上盲板處無粗合成氣，從而保證倒盲板時(shí)操作人員的人身安全。

5 結(jié)束語

多元料漿氣化裝置在我國(guó)已有多年的運(yùn)行實(shí)踐，六國(guó)化工針對(duì)多元料漿氣化裝置存在的一些問題，通過對(duì)幾條工藝管線進(jìn)行優(yōu)化改造，取得了不錯(cuò)的改造效果，可為業(yè)內(nèi)提供一點(diǎn)參考與借鑒。但由于工程設(shè)計(jì)方面的不足以及操作經(jīng)驗(yàn)尚需不斷積累，現(xiàn)階段六國(guó)化工氣化爐開停車次數(shù)仍較多（氣化爐運(yùn)行周期約為80 d），尚需對(duì)影響氣化爐長(zhǎng)周期、高負(fù)荷、穩(wěn)定運(yùn)行的問題進(jìn)一步研究與探討，不斷進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)、提高運(yùn)行維護(hù)水平，使氣化爐運(yùn)行得更好?？傊?，氣化裝置的優(yōu)質(zhì)運(yùn)行，涉及的問題比較多，也很復(fù)雜，這就要求我們?cè)谄綍r(shí)的工作中勤總結(jié)、多摸索，以利氣化裝置的安、穩(wěn)、長(zhǎng)、滿、優(yōu)運(yùn)行。